豚鼠第三脑室微量注射组胺对呼吸运动的影响
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[摘要]目的 探讨第三脑室微量注射组胺对麻醉豚鼠呼吸运动的影响及其作用机制。 方法 采用中枢立体定位技术，在豚鼠第三脑室微量注射组胺、组胺H1 受体拮抗剂扑尔敏和H 2 受体拮抗剂西咪替丁，观察其对呼吸流量、膈肌电活动的影响。 结果 与生理盐水对照组比较，微量注射组胺后0～10min，呼吸频率、潮气量、每分通气量均增加，膈肌肌电活动增强。该作用可被组胺H1 受体拮抗剂扑尔敏预处理阻断，但不受组胺H 2 受体拮抗剂西咪替丁预处理的影响。 结论 第三脑室微量注射组胺有兴奋呼吸的作用，该作用可能是由组胺H 受体所介导的。
[关键词] 组胺;脑室注射;组胺受体拮抗剂;呼吸;豚鼠
Effects of microinjection of histamine into the third cerebral ventricle
on respiratory activities of guinea pigs
LIU Bao-sen，DONG Rong，XIAO Jian，LIU Jia
(Department of Physiology and Pharmacology，School of Basic Medical Science，Southeast University，Nanjing210009，China)
Abstract:Objective To investigate the effects and mechanisms of microinjection of histamine into the third cerebral ventricle on respiratory activities of guinea pigs.Methods Histamine and histamine receptor antagonists were microinjected into the third cerebral ventricle of36anesthetized guinea pigs with spontaneous respiration，and the effects on respiratory activities were observed.Results Compared with NS group，respiratory rate，tidal vol-ume and minute ventrilatory volume increased with enhanced electrical activities in diaphragm muscle，which could be eliminated by pretreatment with H1 receptor antagonist.Conclusion Microinjection of histamine into the third cerebral ventricle can produce excitory effects on respiratory activities of guinea pigs possibly via H 1 receptors.
Key words:histamine;cerebroventricular injection;histamine receptor antagonist;respiration;guinea pig
呼吸运动是一种节律性活动，呼吸节律产生于低位脑干，其中延髓头端腹外侧区的前包钦格复合体是呼吸节律起源的关键部位，并受到脑桥、间脑、大脑皮层等各部位的调节。中枢组胺能神经元的纤维末梢与其它神经元之间并不形成经典的突触联系，而是由其曲张体释放组胺，通过弥散的方式到达周围的神经元[1] ，经多种组胺受体亚型的介导，发挥多种调节作用[2-5] 。研究表明，组胺能神经元与呼吸活动有关，家兔第四脑室注射组胺对呼吸活动有兴奋作用[6] 。组胺对哮喘模型动物的哮喘发作有重要的调控作用 [7-8] 。但在正常豚鼠实验中，关于中枢组胺对呼吸运动的影响，至今未见报道。因此，本研究拟在豚鼠第三脑室微量注射组胺，观察其对呼吸运动的影响，并探讨其作用机制，为进一步阐明组胺在呼吸系统疾病如哮喘发病机制中的作用奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
实验选用正常的健康成年雄性豚鼠(体重200～220g)36只，随机分为生理盐水对照组、组胺组、扑尔敏组、西咪替丁组、扑尔敏加组胺组与西咪替丁加组胺组，计6组，每组6只。实验所用药品为磷酸组胺水合物(国药集团沪试药业股份有限公司，批号F20040315)、扑尔敏注射液(江苏盐城制药有限公司，批号20031001)与西咪替丁注射液(常州康普药业有限公司，批号0309070)，分别用注射用生理盐水配置成所需浓度，调节pH值为7.2。
1.2 第三脑室微量注射
对豚鼠用25%氨基甲酸乙酯(1.2g·kg -1 )腹腔注射麻醉后，根据Luparello豚鼠脑立体定向图谱，参照以前的方法 [6] 定位第三脑室，第三脑室的坐标为耳间线沿矢状缝前9.0mm，颅骨下7.6mm。根据预试验结果，实验中采用的微量注射剂量为组胺25μg，扑尔敏10μg，西咪替丁50μg，注射体积均为10μl，用微量注射机恒速(2μl·min -1 )注射。实验结束后由注射管注入等体积美蓝，断头取脑，沿正中矢状切开，肉眼观察，第三脑室充盈美蓝者说明定位准确，将其数据进行统计分析。
1.3 呼吸运动的检测
豚鼠麻醉后，进行气管插管，经气管插管连接呼吸流量换能器，记录呼吸流量。分离出剑突下方的膈小肌，用双极铂金引导电极引导膈肌肌电活动。呼吸流量与膈肌肌电信号经RM6240B型多道生理信号采集处理系统采集后输入计算机，并进行处理分析。采样频率800Hz，呼吸流量记录通道的参数为扫描速度500ms·div -1 ，灵敏度1.6ml·s -1 ，时间常数5s，滤波频率100Hz;膈肌肌电记录通道的参数为扫描速度500ms·div -1 ，灵敏度100μV，时间常数0.001s，滤波频率3kHz。
1.4 数据分析
用RM6240B型多道生理信号采集处理系统对实验数据进行处理，自呼吸流量曲线统计出呼吸频率、潮气量与每分通气量，自膈肌肌电活动信号统计每簇放电峰值及每簇放电积分。
1.5 统计学处理实验数据均用平均值±标准差(ˉx±s)表示，两组间比较采用t检验，以P<0.05表示差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 第三脑室微量注射组胺对豚鼠呼吸流量的影响豚鼠第三脑室微量注射组胺(10μg)后0～10min，呼吸流量明显增加，与生理盐水对照组相比，呼吸频率、潮气量和每分通气量均增加(P<0.05)，给药后2～3min达峰值，20min后恢复至给药前水平。第三脑室微量注射组胺H 1 受体拮抗剂扑尔敏组与H 2 受体拮抗剂西咪替丁组，与给药前比较，其呼吸流量无明显变化，呼吸频率、潮气量、每分通气量与生理盐水对照组比较无统计学差异(P>0.05);预先在第三脑室微量注射扑尔敏(10μg)，5min后再注射组胺，与组胺组比较，呼吸频率、潮气量、每分通气量下降(P<0.05)，但用西咪替丁(50μg)预处理后，再注射组胺，与组胺组比较，呼吸频率、潮气量、每分通气量均无明显改变(P>0.05)，提示组胺H 1 受体拮抗剂可减弱组胺对呼吸运动的影响(表1)。 表1 第三脑室微量注射对豚鼠呼吸流量的影响
2.2 豚鼠第三脑室微量注射组胺对膈肌肌电活动的影响 豚鼠第三脑室微量注射组胺后0～10min，膈肌肌电活动明显增强，与生理盐水对照组相比，每簇放电峰值与每簇放电积分增加(P<0.05)。第三脑室微量注射组胺H 1 受体拮抗剂扑尔敏或H 2 受体拮抗剂西咪替丁，与生理盐水对照组比较，每簇放电峰值与每簇放电积分无明显变化(P>0.05);预先在第三脑室微量注射扑尔敏后，再注射组胺，与组胺组相比，每簇放电峰值与每簇放电积分下降(P<0.05)，但预先在第三脑室微量注射西咪替丁后，再注射组胺，与组胺组相比，每簇放电峰值与每簇放电积分无统计学差异(P>0.05)。可见组胺H 1 受体拮抗剂可减弱组胺对膈肌肌电活动的影响(表2)。 表2 第三脑室微量注射对豚鼠膈肌电活动的影响
3 讨 论
组胺在中枢神经系统参与多种功能的调节，起着神经递质或调质的作用。因为组胺几乎不能穿过血脑屏障，脑中组胺只能在原位合成。其前体为L.组氨酸，在L.组氨酸脱羧酶的作用下脱去羧基生成组胺。神经元性组胺和其它单胺类神经递质类似，是在神经元末梢内合成。组胺能神经元核周体在中枢的定位，主要在下丘脑的结节区即结节乳头体核(tuberomam- millary nucleus，TM) [9] 。本实验中在豚鼠第三脑室微量 注射组胺后，豚鼠的呼吸频率、潮气量、每分通气量与膈肌每簇放电峰值、每簇放电积分均增加，表明中枢组胺有增强呼吸运动的作用。国外的研究亦表明TM的组胺能神经元与呼吸活动有关，CO 2 增加时，组胺能神经元中c-Fos的表达增加，提示CO 2 可能通过组胺能神经元兴奋来影响呼吸活动 [2] 。由此可见，TM神经元可通过释放组胺来对呼吸运动进行调节，使呼吸加快加强。
结合损伤、生物化学和免疫组织化学联合追踪研究表明，组胺能神经元在中枢神经系统也存在自己特有的投射系统。上行性通路主要起自TM的组胺能神经元，投射到前脑的广泛区域。下行性组胺系统起自TM，投射到多个脑干结构和脊髓 [9] 。组胺的各种作用由多种受体亚型所介导。H 1 受体与磷脂酰肌醇循环有关，主要存在于海马结构、杏仁复合体、伏核、丘脑、下丘脑、脑神经起核以及脊髓背角浅层等部位[10] 。H
2 受体与腺苷酸环化酶相偶联，存在于大脑皮层的大多数区域，尤以皮质浅层密度最高，梨状皮质、枕皮质、尾壳核密度低，伏核和嗅结节最为丰富 [11] 。本实验中第三脑室预先微量注射组胺H 1 受体拮抗剂扑尔敏，之后再注射组胺，能减弱组胺对呼吸活动的影响，H 2 受体拮抗剂西咪替丁预处理未能阻断组胺的作用，说明中枢组胺可通过组胺H 1 受体增强呼吸运动。而本实验中单纯在第三脑室微量注射扑尔敏或西咪替丁对呼吸运动均无明显作用，说明这两种药物均未能阻断内源性中枢组胺的作用。
研究表明，自主呼吸的大鼠在体温升高时，呼吸频率加快，c-Jun与组胺酸脱羧酶双标提示高热引起的呼吸急促受视前区/下丘脑前部的调控 [12] 。另外，家兔在麻醉、麻痹、切断双侧迷走神经、人工通气时，记录膈神经放电，发现体温升高引起的呼吸频率增加可被视前区/下丘脑前部注射美吡拉敏或侧脑室注射组胺酸脱羧酶抑制剂所抑制，但不受西咪替丁的影响，而且在正常体温时，盐酸组胺注入视前区/下丘脑前部亦能产生呼吸急促，故认为组胺是通过视前区/下丘脑前部的H 1 受体来影响呼吸的[13] 。说明组胺能神经元可通过视前区/下丘脑前部来影响呼吸运动。
自延髓头端腹外侧区逆行标记的TM中的胞体为组胺免疫反应性的。这表明TM中的组胺神经元投射至延髓头端腹外侧区，即组胺能神经元的纤维分布于延髓头端腹外侧区
[13] 。而该区的前包钦格复合体被认为是呼吸节律起源的关键部位。对新生大鼠离体脑干脊髓标本呼吸节律的研究亦表明，组胺通过H 1 受体加快自发性、周期性去极化的频率 [1] 。本实验结果提示，中枢组胺对呼吸有兴奋作用，因此可推测，中枢组胺能神经元对呼吸运动的调节可能与组胺直接或间接作用于呼吸中枢的呼吸神经元有关，今后有必要对其证据进行深入的研究。综上所述，中枢组胺有增强呼吸运动的作用，其作用的发挥与组胺H 1 受体的介导有关。
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[(东南大学基础医学院生理学与药理学系，江苏南京 210009
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